高速公路改擴建工程廢舊道路材料再生利用技術

可修編-隨著我國經濟的快速發(fā)展，早期建設的高等級公路陸續(xù)進入大中修和改擴建時期，而舊瀝青路面材料再生技術則可以將廢舊瀝青路面材料循環(huán)再生用于公路建設和養(yǎng)護，變廢為工程XX公司和XX市公路處等單位共同合作，在國外研究的基礎上，通過深入研究和工程市市政工程設計研究院等單位，分別在XX地區(qū)的津滄、京、津保、津濱高速和外環(huán)線、津踐經驗，對推動我國廠拌冷再生技術的發(fā)展及推廣應用具有重要意義。①泡沫瀝青冷再生基本原理在特定設備容器，通過向高溫瀝青中噴入水(室溫)和壓縮空氣，水在高壓氣流的強可修編-圖1瀝青發(fā)泡原理示意圖②水泥穩(wěn)定冷再生基本原理將回收路面基層材料視為一種骨料，通過篩分試驗和再生后的混合料礦料級配要求，定劑，經加水拌和、攤鋪碾壓后成為路面基層或底基層。1.主要技術容依托津滄高速、京高速、津保高速和外環(huán)線、津渝公路等大修工程及津濱高速公路改擴建工程，分別采用泡沫瀝青冷再生和水泥穩(wěn)定冷再生技術對現有道路廢舊路面材料進行再準《公路瀝青路面泡沫瀝青冷再生技術規(guī)》(TJGF41-2009)和瀝青路面再生施工技術指南。2.實施方案改擴建工程路面結構實施方案如圖2所示，大修工程路面結構方案如圖3。其修工程中的泡沫瀝青冷再生基層采用就地冷再生方式?；彝粱鶎铀喾€(wěn)定再生基層材料調高水泥穩(wěn)定再生面層材料30cm新加寬路面結構圖2原路面結構和改擴建后路面結構灰土基層原路面補強結構22cm22cm20cm30cm改改性瀝青混凝土(AC—13C)4cm瀝青面層19cm改性瀝青混凝土(AC—20C)6cm水穩(wěn)基層20cm泡沫瀝青冷再生基層(RAP)石灰土基層(12%)30cm泡沫瀝青冷再生基層(CTB)石灰土墊層(10%)15cm原石灰土底基層(12%)30cm原石灰土墊層(10%)前路面結構后路面結構圖3原路面結構和大修路面結構可修編-可修編-1)銑刨施工工藝及回收材料質量要求如下：同結構層材料分別堆放、分別使用。圍要求(見表1)控制銑刨轂轉速和銑刨機行進速度(建議控制圍見表2)，確保銑刨回收材表1銑刨后瀝青路面各結構層材料級配組成要求通通過下列篩孔(mm)質量百分率(%)36.590~10095~10080~10085~1004.7530~5530~5555~8055~850.0750~100~1065~185~2031.5表2不同層位瀝青路面的銑刨機行進速度和銑刨機的銑刨轂轉速銑刨股的轉速(銑刨股的轉速(rpm)2000~25002000~25002000~2500定碎石基層石灰粉煤灰碎石基層銑刨速度(m/min)3~53~5和圖5所示。可修編-圖4原路面銑刨圖5銑刨回收材料級配檢查銑刨至石灰土底基層頂面后，原路面石灰土底基層頂面控制彎沉不滿足設計要求時，需對病害區(qū)域進行戧灰或換填補強處理。對現場獲取的回收路面材料分別進行室泡沫瀝青冷再生和水泥穩(wěn)定再生混合料配合比設計。對于泡沫瀝青冷再生廢舊瀝青面層材料采用重型擊實法和馬歇爾法進行配合比設計，對于水泥穩(wěn)定再生廢舊基層材料采用振動壓實法進行配合比設計。2)不同再生工程需要的主要施工設備配備情況不同再生工程需要的主要施工設備配備情況見表3。表3再生工程需要的主要施工設備配備情況泡沫瀝青冷再泡沫瀝青冷再生(大修工程)W2000銑刨機KMA200廠拌再生設備20噸以上單鋼輪振動壓路機10噸以上雙鋼輪振動壓路機25噸以上膠輪壓路機水泥冷再生(改擴建工程)W2000銑刨機W5000型以上穩(wěn)定土拌和機22噸以上單鋼輪振動壓路機10噸以上雙鋼輪振動壓路機25噸以上膠輪壓路機3臺3臺可修編-2輛2輛18噸以上三鋼輪壓路機2臺水車20輛5噸以上裝載機5噸以上裝載機3臺30輛3)泡沫瀝青再生混合料施工工藝如下：①單鋼輪振動壓路機靜壓1遍，每次錯1/2輪；②雙鋼輪振動壓路機碾壓至要求的壓實度，每次錯1/2輪；③輪胎壓路機碾壓至無明顯輪跡，每次錯1/2輪；④輪胎壓路機碾壓過程中，可根據表面含水量決定是否進行灑水濕潤；⑤養(yǎng)生2d后鉆取芯樣，直到能鉆出完整芯樣后施工下封層。圖6泡沫瀝青廠拌冷再生混合料生產圖7碾壓4)水泥穩(wěn)定再生混合料施工工藝如下：①單鋼輪壓路機靜壓1遍，每次錯1/2輪；②單鋼輪振動壓路機高幅低頻壓實2~3遍，每次錯1/2輪；可修編-③單鋼輪振動壓路機高頻低幅壓實2~3遍，每次錯1/2輪；④輪胎壓路機壓實2遍，每次錯1/2輪；⑤三鋼輪壓路機壓實至無明顯輪跡，養(yǎng)生7d后施工上部結構層。5)養(yǎng)生①對于泡沫瀝青再生路段，要求2d后每天都要進行鉆芯取樣，以及時檢查養(yǎng)生效果，為及時鋪筑上層結構提供可靠的時間保證。流式灑水方式養(yǎng)生，從而避免將再生層表面沖散而影響平整度。d3.技術創(chuàng)新點將泡沫瀝青冷再生技術用②首次采用振動壓實法進行水泥穩(wěn)定再生混合料的配合比設計，在減少再生材料水泥用量的同時，顯著改善了再生半剛性基層的抗裂性能；③明確了不同路面結構層的銑刨施工工藝及不同路面結構層銑刨回收材料組成控制④編制了泡沫瀝青冷再生技術規(guī)和瀝青路面再生施工技術指南。對國公路瀝青路面再生技術的完善和發(fā)展具有重要意義，為我國公路瀝青路面再生技術的進一步推廣應用奠定了試驗研究和工程實踐基礎。4.技術關鍵點可修編-①在滿足不同路面結構層銑刨回收材料組成控制標準的前提下，適時調整不同路面結構層的施工工藝，即銑刨施工工藝技術；②提出泡沫瀝青冷再生廢舊半剛性基層材料的設計技術要求；③采用振動壓實法進行水泥穩(wěn)定再生混合料配合比設計的設計方法；④廠拌水泥穩(wěn)定(泡沫瀝青)再生施工碾壓技術及施工質量管理與檢查驗收等瀝青路1.推廣條件針對高等級公路大修及改擴建工程開展的冷再生利用技術，通過室試驗和工程實際應用，出臺了地方標準《公路瀝青路面泡沫瀝青冷再生技術規(guī)》(TJGF41~2009)，形成了比較完善的瀝青路面再生施工技術指南，為進一步推廣應用提供了技術保障。該技術具有技術容易掌握、國設備條件具備、廢舊道路材料利用率高、再生材料路用性能好的優(yōu)勢，還具有可縮短工期、節(jié)能減排、降低工程造價等特點，因此，可穩(wěn)定推廣應用于本行業(yè)的各等級瀝青路面的大修和改擴建工程中。2.應用情況目前，該技術已在XX的津滄、京、津保高速和外環(huán)線、津渝公路等大修工程及津濱高m準備開工的唐津高速和京津塘高速改擴建工程將繼續(xù)推廣應用。1.節(jié)能效益①泡沫瀝青冷再生混合料節(jié)能量主要體現在節(jié)約礦料加熱與瀝青加熱所需要的燃料消耗。以每公里四車道高速公路計算的節(jié)能減排效果見表4?？尚蘧?表4以泡沫瀝青再生層替代瀝青穩(wěn)定碎石時的節(jié)能量計算cm)燃料消耗(kg/t混合料)燃料消耗總量(t)CO排放(t)27602.5356996.6.545.4864.976134502.0547086.300.000.000.00T2②與新購進碎石材料相比，廢舊瀝青路面材料不必長途運輸而且比廢棄處置時運輸距石的運輸能耗比較計算見表5。表5廢舊道路材料替換新礦料節(jié)省能量計算結果平均油耗(L/100km)燃料消耗總量(t)CO排放(t)20000.000.00021.9353.87可修編-注：礦料運輸車用燃料為柴油，按照原國家經委、國家統(tǒng)計局《1986年重點工業(yè)、交通燃燒1t標準煤會排放2.4567t的CO。2XXm產泡沫瀝青再生料30.8萬t，節(jié)約燃料消耗2824.8t標準煤，減少CO排放6939.6t。推廣應用2水泥穩(wěn)定冷再生技術施工面積約90.26萬m2，生產水泥穩(wěn)定再生料38.86萬t，節(jié)約燃料消耗1953.6t標準煤，減少CO排放2846.6t。2XX市每年平均有30km公路和城市道路需要大修，每年可生產21萬t泡沫瀝青再生料，年節(jié)能量達1900t標準煤，年減少CO排放量可達到4700t；每年可生產水泥穩(wěn)定冷再生材料229萬t，年節(jié)能量達1400t標準煤，年減少CO排放量可達到2100t。該項節(jié)能技術可廣泛應用2于各等級公路的大修和改擴建工程建設中，具有巨大的節(jié)能潛力。2.經濟效益①水泥穩(wěn)定冷再生津濱高速改擴建工程中半剛性基層下基層全部以水泥穩(wěn)定冷再生廢舊基層材料替代水泥碎石，按最小厚度19cm比較，節(jié)約投資計算見表6。表6水泥穩(wěn)定冷再生廢舊基層材料替代水泥碎石工程投資比較2707.705359.452651.75單價(元/m2)30.0059.38總面積(m2)902568②泡沫瀝青冷再生泡沫瀝青冷再生一般用于路面大修的上基層或替代柔性基層。施工面積約100萬平方可修編-米，按15cm厚度泡沫瀝青再生層與12cm瀝青碎石比較，節(jié)約投資計算見表7。表7泡沫瀝青冷再生材料替代柔性基層工程投資比較7100.0013500.006400.00單價(元/m2)71.0000